GRAS-14S5M-C s/w-Videokamera
Point Grey Research Grashopper
  





Um bei Planeten, Mond- und Sonnenaufnahmen die bestmögliche Schärfe zu erreichen, sollten die Belichtungszeiten bei den Aufnahmen möglichst kurz bleiben. Nur dann hat man bei schlechtem Seeing trotzdem die Chance, die Luftunruhe quasi einzufrieren.

Nun ist es aber so, dass die Pixelgröße bei vielen Videomodulen nur zwischen 3-5 µm liegt.. Das ergibt zwar einen relativ detaillierten Abbildungsmaßstab, aber die Empfindlichkeit ist bei diesen kleinen Pixeln nicht übermäßig groß. Das heißt, die Belichtungszeiten müssen entsprechend länger sein.

Zur Zeit möchte ich vermehrt Sonnenaufnahmen im H-alpha Licht erstellen. Da ich auf einem Balkon arbeite, dessen Fliesen sich in der Sonne schnell aufheizen und auch die Hausdächer der näheren Umgebung viel Wärme abgeben, muss ich auf besonders kurze Belichtungszeiten achten.
Aktuell arbeite ich mit einem SolarSpectrum-System, bei dem die Systembrennweite mittels einer Telezentrik auf knappe 4000 mm gebracht werden muss. Bei dieser großen Brennweite, so meine Vorüberlegung, könnte ich durchaus auch mit Pixelgrößen zwischen 6-7 µm einen guten Abbildungsmaßstab erreichen.

Nach langer Suche nach einem geeigneten Chip hatte ich mich für das Modell Grashopper GRAS-14S5M-C der kanadischen Firma Point Grey Research entschieden. Darin ist ein hochempfindlicher Sony ICX 285 EXView HAD Chip verbaut. Vorteil bei den Point Grey Modellen ist, dass ein 14-Bit A/D Wandler eingesetzt wird. Damit hat man die Möglichkeit, 8-Bit oder 16-Bit Bilder auszulesen und zwar sowohl Einzelbilder wie auch Videos.
Bei der späteren Bildbearbeitung stehen mit einem 16-Bit Bild wesentlich mehr Dynamik-Reserven zur Verfügung.

 
2 x IEEE 1396b FireWire-Anschluss (800 MBit / s) und 1 x GPIO Schnittstelle.
 

Wenn man sich für eine relativ exotische Kamera wie die Grashopper entscheidet, muss man sich im Vorfeld darüber Gedanken machen, ob es überhaupt eine geeignete Aufnahmesoftware speziell für astronomische Zwecke gibt. Meist ist im Developer-Kit nur eine sehr einfache Capture Software enthalten, mit der man nur erste Test-AVI's aufnehmen kann. Zudem muss geklärt werden, ob die gängigen Stackingprogramme mit dem Datenformat der Videostreams überhaupt kompatibel sind.

Kommerzielle Aufnahmeprogramme können dabei schnell 4-stellige Summen verschlingen. Es war daher ein Glück, dass ich im Vorfeld von Torsten Edelmanns "FireCapture" gehört habe. Diese Aufnahmesoftware (nicht für kommerzielle Zwecke) ist frei erhältlich und unterstützt u.a. auch Point Grey Kameras.
Vielen Dank an dieser Stelle an Torsten für die Bereitstellung dieses tollen Programms!!!

Sowohl Registax wie auch AviStack 2 können die Kameradaten ohne Probleme verarbeiten (8-Bit und 16-Bit Videos bzw. Einzelbilder im Tiff- oder Fits-Format)
 
Verschraubbares IEEE 1396b-Kabel
 
Grashopper montiert an SolarSpectrum H-alpha-Filter
 

Anschluss an den PC
Durch die hohe Übertragungsgeschwindigkeit reicht eine normale FireWire Schnittstelle mit 400MBit / s nicht aus, da auch 16-Bit Videodaten mit 15 fps übertragen werden sollen. Im Developer-Kit ist eine PCI bzw. PCI-Express Karte sowie ein passendes, verschraubbares Kabel für 800 MBit / s enthalten.
Alternativ kann die Kamera aber auch mit 400 MBit /s an einer normalen FireWire-Schnittstelle betrieben werden - natürlich zu Lasten der Übertragungsgeschwindigkeit.

Die Auswahl der richtigen Treiber ist allerdings für den nicht-industriellen Erstanwender etwas unübersichtlich. Dank des hervorragenden Supports von Point Grey konnte die Kamera dann aber doch optimal an mein System angepasst werden.
Man sollte sich aber im Klaren sein, dass dies kein Consumer-Produkt wie z.B. eine Web-Cam ist und sich die Installation daher etwas schwieriger gestalten kann.
 
 
Vergleich der Empfindlichkeiten

zwischen
TIS DMK 41AF02.AS und Point Grey GRAS-14S5M-C

Die nachfolgenden Bilder wurden bis auf die Größenänderung nicht nachbearbeitet. Die Gain-Einstellung war bei beiden Kameras auf Null.
 
gleiche Belichtungszeiten - unterschiedliche Bildhelligkeiten
 
 
gleiche Bildhelligkeiten - unterschiedliche Belichtungszeiten
 
Im Direktvergleich zeigt sich, dass die DMK 41 durch ihre kleineren Pixel zwar einen etwas größeren Maßstab abbildet, aber dabei deutlich unempfindlicher als die Grashopper ist.

 
 

Mein Fazit:
Die Point Grey Grashopper-Kamera hat meine Vorstellungen und Erwartungen voll erfüllt. Die Handhabung bei der Installation und das Fehlen einer komfortablen Aufnahmesteuerung machen den Einstieg, verglichen mit den weit verbreiteten Kameramodulen von theimagingsource (TIS DMK's), allerdings wesentlich komplizierter.
Die Grashopper und auch die anderen Modelle von Point Grey sind also eher für fortgeschrittene Benutzer geeignet.

Der hochempfindliche Sony-Chip ICX285 bringt gegenüber einer DMK41 im Direktvergleich jedoch enorme Vorteile, weil die Belichtungszeiten wesentlich kürzer sein können. Ein großer Vorteil ist die interne 14-Bit Bildwandlung, weil der Dynamikumfang dabei erheblich erweitert wird. (TIS verwendet nur 8-Bit A/D-Wandler).

Rein mechanisch sind die PointGrey Videomodule leichter, kleiner und viel filigraner konstruiert, wie die massiv wirkenden Modelle von TIS. Dies bringt aber in der Praxis keinen echten Vorteil.

 
 
 
 

Technische Daten:
- Bezeichnung: Grashopper GRAS-14S5M-C
- Sensor : monochromer Sony CCD-Chip ICX285 2/3" (EXView HAD)
- Sensorgröße: 10.2 mm x 8.3 mm
- Auflösung: 1384 x 1036 px / 8 Bit oder 16 Bit
- Pixelgröße: 6.45 µm x 6.45 µm
- Bildrate: max 15 Frames / sec
- Schnittstelle: IEEE 1394b (FireWire 800) bis max. 800 Mbit/s
- Belichtungszeiten: 0.02 ms - 10 sec
- Abmessungen: ca. 58 x 44 x 29mm (nur Gehäuse)
- Adaption: C-Mount
- Gewicht: 88 gr.
- Temperaturbereich: -0°C bis 40°C

- Hersteller: Point Grey Research www.ptgrey.com
(deutsche Niederlassung in Ludwigsburg)

Optionales Zubehör:
- Developer Kit, bestehend aus einer PCI - IEEE 1394b Karte (alternativ PCI-Express), Treibern, Aufnahmesoftware FlyCap und zwei verschraubbaren Kabeln (4.5m)

Unterstützte Aufnahmesoftware:
FireCapture von Torsten Edelmann
Aufnahmeformate: BMP, TIFF, Fits, AVI (8-Bit-Videoformat), SER (16-Bit Videoformat)